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Q235钢渗硼工艺及渗层耐铝液腐蚀情况研究

作　者: 肖勇
导　师: 李国喜
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: 多元渗硼渗硼工艺组织耐铝液腐蚀性能
分类号: TG156.87
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文旨在研究Q235钢和RTCr2铸铁渗硼层的抗铝液腐蚀性能,通过硼的二元共渗的方法,改善渗硼层的组织和性能,共渗元素选用稀土氧化物(La2O3)。运用正交实验法来确定渗硼工艺的参数(渗硼温度、渗硼时间、供硼剂加入量、稀土加入量)对渗硼层厚度的影响,从而确定合理的渗硼工艺。用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计等仪器和设备来观察渗层的组织和测试渗层的性能。通过实验得出如下结论：渗硼层厚度随着温度的升高、时间的延长和供硼剂含量的提高而增大,渗硼温度对渗层厚度影响最大,供硼剂含量的影响次之,保温时间的影响相对最小。稀土对渗层有催渗作用,但加入量有最佳范围；本实验条件下,合理的渗硼工艺参数920℃x6h,碳化硼加入量5%,稀土氧化物加入量3%。Q235钢和RTCr2铸铁经渗硼、硼稀土共渗后在液态Al中的耐蚀性明显提高；由于硼稀土共渗层比单一渗硼层致密,使得硼稀土共渗层比单一渗硼层耐铝液腐蚀性能好。硼稀土共渗的RTCr2铸铁耐铝液腐蚀性能最好,硼稀土共渗的Q235钢优于目前常用的RTCr2铸铁。渗硼层提高了Q235钢的高温抗氧化性,稀土硼共渗层的抗氧化性与单渗硼渗层相比改善不大。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-27
  1.1 化学热处理的概述  11-18
    1.1.1 化学热处理的概念和分类  11-12
    1.1.2 渗入元素在钢中的作用  12-13
    1.1.3 化学热处理的基本过程  13-16
    1.1.4 化学热处理中渗层的形成过程  16-18
    1.1.5 提高和改善渗层的生成速度和质量的方法  18
  1.2 渗硼概述  18-21
    1.2.1 渗硼的概念及渗硼层的形成机理  18-19
    1.2.2 渗硼层组织结构和性能  19-20
    1.2.3 适于渗硼的材料及渗硼的选材  20-21
    1.2.4 渗硼应用的主要领域  21
  1.3 渗硼的方法  21-23
    1.3.1 固体渗硼  21-22
    1.3.2 液体(盐浴)渗硼  22-23
    1.3.3 气体渗硼  23
  1.4 含硼的稀土多元共渗  23-24
  1.5 铁基材料在铝液中的腐蚀机理  24-25
  1.6 课题研究意义及内容  25-27
第2章试验及研究方法  27-35
  2.1 试验材料  27
  2.2 试验仪器及设备  27-28
    2.2.1 渗硼加热设备  27-28
    2.2.2 金相试样镶嵌  28
    2.2.3 金相组织观察  28
    2.2.4 渗层成分线扫描和定点分析  28
    2.2.5 显微硬度测量  28
    2.2.6 渗层物相分析  28
    2.2.7 铝液腐蚀失重称量  28
  2.3 试验方法  28-31
    2.3.1 渗硼工艺过程  28-31
      2.3.1.1 渗硼工艺流程  28-29
      2.3.1.2 试样预处理  29
      2.3.1.3 渗硼剂配制  29-30
      2.3.1.4 渗硼工艺过程  30-31
    2.3.2 渗硼层耐铝液腐蚀试验  31
  2.4 渗硼后试样的检测与分析  31-35
第3章试验结果与分析  35-69
  3.1 单一渗硼工艺研究  35-42
    3.1.1 正交实验方法确定工艺参数对渗层厚度的影响规律  35-38
    3.1.2 渗硼工艺参数的确定  38
    3.1.3 单一渗硼层的金相显微组织  38-40
    3.1.4 渗硼层的物相分析  40-41
    3.1.5 渗层的显微硬度及硬度梯度  41-42
  3.2 硼稀土共渗层研究  42-54
    3.2.1 稀土氧化物添加量对渗层厚度和显微硬度的影响  42-44
    3.2.2 稀土氧化物添加量对渗层形貌的影响  44-46
    3.2.3 共渗层的金相显微组织  46-47
    3.2.4 共渗层中元素的分布特点  47-49
    3.2.5 共渗层的物相分析  49-50
    3.2.6 共渗层的显微硬度及硬度梯度  50-51
    3.2.7 稀土渗入及催化渗入机理  51-54
      3.2.7.1 稀土渗入机理  51-53
      3.2.7.2 稀土的催渗机理  53-54
      3.2.7.3 稀土加入量有一最佳范围的原因  54
  3.3 渗硼层在铝液中腐蚀的失重结果和分析  54-65
    3.3.1 Q235钢渗硼层在铝液中的腐蚀  55-61
      3.3.1.1 未渗硼Q235钢在铝液中的腐蚀  55-57
      3.3.1.2 经过单一渗硼处理的Q235钢在铝液中的腐蚀  57-58
      3.3.1.3 经过硼稀土共渗的Q235钢在铝液中的腐蚀  58-61
    3.3.2 铸铁渗硼层在铝液中的腐蚀  61-65
      3.3.2.1 未渗硼铸铁试样在铝液中的腐蚀情况  62-63
      3.3.2.2 经过单一渗硼的铸铁试样在铝液中的腐蚀  63-64
      3.3.2.3 经过硼稀土共渗的铸铁试样在铝液中的腐蚀  64-65
    3.3.3 Q235钢渗硼层和铸铁渗硼层的铝液腐蚀结果比较  65
  3.4 渗硼层的抗高温氧化性  65-69
第4章结论  69-71
参考文献  71-75
致谢  75

Q235钢渗硼工艺及渗层耐铝液腐蚀情况研究

内容摘要

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